Ar LFT gali pakeisti SMC ir lietinį metalą konstrukcinėse dalyse

Konstrukcinių medžiagų pasirinkimas: LFT termoplastikai vs SMC termoretai ir liejami metalai

Tinkamos medžiagos pasirinkimas konstrukciniam komponentui yra vienas iš ankstyviausių ir reikšmingiausių sprendimų, kuriuos priima inžinierių komanda. Toks pasirinkimas užfiksuoja gamybos procesą, investicijas į įrankius, surinkimo seką ir eksploatavimo pabaigos kelią - dažnai prieš pagaminant pirmąją gamybos dalį. Tačiau išsamūs trijų dažniausiai pasitaikančių vidutinės apimties struktūrinių dalių maršrutų palyginimai -ilgas{0}}pluoštas termoplastas (LFT), lakštinio formavimo mišinio (SMC) termoreaktingai, irliejami metalai- stebėtinai sunku rasti. Šis straipsnis užpildo šią spragą įvertindamas kiekvieną medžiagą. Pabaigoje esanti sprendimų sistema padeda susiaurinti sritį pagal jūsų projekto reikalavimus.

Medžiagų profiliai iš pirmo žvilgsnio

LFT termoplastikassusideda iš ilgo stiklo pluošto (paprastai 6–25 mm), išsklaidyto polipropileno arba poliamido matricoje. Medžiaga tiekiama granulių pavidalu ir apdorojama liejimo būdu. Formuojant ilgieji pluoštai detalės viduje sukuria trimatį karkasą, užtikrinantį didelį atsparumą smūgiams ir stabilumą šliaužimui. Kadangi matrica yra termoplastinė, LFT dalis galima perlydyti ir mechaniškai perdirbti.

SMC termoreaktingaiyra lakštinės medžiagos, pagamintos iš susmulkintų stiklo pluoštų, impregnuotų poliesterio arba vinilo esterio derva. Dalys formuojamos presavimo būdu, veikiant karščiui ir slėgiui, kurio metu derva negrįžtamai susijungia. Sukietėjęs SMC nebegalima išlydyti. Jis plačiai naudojamas didelėms plokštėms ir korpusams, kur matmenų stabilumas ir paviršiaus apdaila yra labai svarbūs.

Liejami metalai- paprastai aliuminio, magnio arba cinko lydiniai - įpurškiami į plieninę formą esant aukštam slėgiui. Proceso metu gaunamos puikaus standumo ir plonasienės dalys, tačiau prieš paruošiant liejinius paprastai reikia antrinio apdirbimo, šlifavimo ir paviršiaus apdorojimo.

info-1000-720 — *1 pav. Viršuje: LFT granulės; Apačioje kairėje: SMC žaliava; Apačioje dešinėje: liej{1}}metalo ruošiniai*

Palyginti keturi inžineriniai matmenys

Konkretus standumas ir stiprumas - lengvojo svorio rezultatų kortelė

Absoliutus modulio ir stiprumo skaičiai pasako tik pusę istorijos. Svoriui jautriems pritaikymams atitinkamos metrikos yra specifinis standumas (tamprumo modulis padalytas iš tankio) ir specifinis stiprumas (tempiamasis stipris, padalytas iš tankio). Toliau pateiktoje lentelėje pateikiamos tipinės pirmosios pakopos palyginimo vertės.

Medžiaga	Tankis (g/cm³)	Tempimo modulis (GPa)	Savitasis standumas (GPa/(g/cm³))	Savitasis stiprumas (MPa/(g/cm³))
Plienas (konstrukcinis)	7.8	210	≈27	≈50–60
Aliuminis (lietas)	2.7	70	≈26	≈70–90
SMC (30% stiklo)	1.8–2.0	10–15	≈5.5–8	≈30–50
LFT-PP (40 % stiklo)	1.2	8–10	≈6.7–8.3	≈60–85

Pastaba: vertės yra tipiniai kambario temperatūros diapazonai. Konkrečios LFT klasės gali viršyti šiuos diapazonus, priklausomai nuo pluošto kiekio ir matricos sudėties.

Skaičiai rodo, kad tiek LFT, tiek SMC suteikia specifines standumo vertes, kurios konkuruoja su aliuminiu, o jų specifinis stiprumas gali pranokti kai kuriuos aliuminio lydinius. Esminis skirtumas yra tas, kad LFT ir SMC šias savybes pasiekia nedidelei svorio daliai. Tačiau jų absoliutus modulis yra mažesnis, o tai reiškia, kad detalės geometrija turi kompensuoti briaunos ir kontūro dizainą. Metalas, priešingai, gali atlaikyti didelį standumą paprastesnėje formoje, tačiau už tai gresia nuobauda dėl svorio.

Automotive materials by LFT materials — *2 pav.: LFT automobilių dalis, pasižyminti išskirtiniu stiprumu ir standumu*

Galimybės perdirbti eksploatavimo pabaigoje -, ruošiantis teisės aktams nustatyti

Europos teisės aktai, įskaitant eksploatuoti netinkamų transporto priemonių (ELV) direktyvą ir naująjį baterijų reglamentą, verčia gamintojus nuo pat pradžių kurti perdirbamus. Štai kaip veikia trys medžiagos:

LFT termoplastikasgali būti mechaniškai susmulkinti ir perdirbti. Atgauta medžiaga, nors po perdirbimo joje yra trumpesnių pluoštų, išlaiko vertę kaip trumpo pluošto junginys, skirtas mažiau reiklioms reikmėms. Labai grynos grynos LFT klasės, kuriose nėra nežinomų priedų, yra švari žaliava šiam perdirbimo srautui.
SMC termoreaktingainegalima perlydyti. Labiausiai paplitę šalinimo būdai yra deginimas naudojant energiją arba sumalimas į užpildą. Cheminio perdirbimo metodai yra kuriami, tačiau pramoniniu mastu dar nėra pritaikyti. SMC atliekų šalinimas sąvartynuose Europoje tampa vis brangesnis.
Liejami metalaituri brandžią perdirbimo infrastruktūrą. Antrinio aliuminio gamybai sunaudojama tik apie 5% pirminiam aliuminiui reikalingos energijos. Tačiau pradinis pirminio aliuminio anglies pėdsakas (12–16 kg CO₂ vienam kg) yra daug didesnis nei termoplastinių junginių. Perdirbtas turinys taip pat suyra per kelis ciklus dėl lydinio užteršimo.

Gamintojams, kurie susiduria su reguliavimo spaudimu demonstruoti, kad dizainas yra skirtas perdirbimui, LFT suteikia aiškų pranašumą prieš SMC ir konkurencingą metalo alternatyvą, kai atsižvelgiama į anglies pėdsaką gyvavimo ciklo metu.

Long Fiber Composite Materials — *3 pav. Perdirbamos LFT ilgo pluošto termoplastinės granulės*

Ciklo laikas ir gamybos efektyvumas

Nuo žaliavos iki gatavos dalies bendras gamybos laikas lemia pralaidumą ir gamybos sąnaudas.

LFT liejimo įpurškimo pranašumai yra greiti važiavimai dviračiu ir galimybė vienu metu integruoti kelias funkcijas - briaunos, iškyšos, tvirtinimo detalės -, pašalinant daug žingsnių pasroviui. SMC formavimas yra lėtesnis dėl kietėjimo reakcijos, o rankinis arba pusiau automatinis medžiagų tvarkymas padidina darbo jėgas. Liejimas leidžia greitai formuoti, tačiau platus antrinis apdorojimas dažnai pailgina visą gamybos laiką.

processing guide.png — *4 pav. LFT medžiagos liejimo įpurškimo proceso schema*

Kur kiekviena medžiaga tinka - pagal komponento tipą

Žemiau esančioje lentelėje pateikiami bendri konstrukciniai pritaikymai pagal geriausiai tinkančias medžiagas. Kur LFT-G^®rekomenduojama, pažymima konkreti serija.

Komponentas	Šiuo metu geriausiai tinka	Rekomenduojamas LFT-G^®serija	Pagrindinė priežastis
Priekinio modulio laikiklis	LFT (mainstream)	LFT-G^®PP	Dalių konsolidavimas vienu šūviu
Akumuliatoriaus korpusas	LFT (auga)	LFT-G^®PP (antipirenas)	Šilumos barjeras, UL94 V-0, lengvas
Dronas / eVTOL konstrukcinė rankena	LFT (pageidautina)	LFT-G^®PA6 / PA66	Didelis standumas, vibracijos slopinimas
Pramoninė roboto ranka	LFT (auga)	LFT-G^®PA6 / PPS	Atsparumas šliaužimui, mažas svoris
Elektrinio įrankio korpusas	LFT (auga)	LFT-G^®PP / ABS	Smūgio stiprumas, paviršiaus apdaila
Sporto inventoriaus rėmas	LFT (auga)	LFT-G^®TPU / HDPE	Tvirtumas, šaltos temperatūros poveikis
Aukštos temperatūros po gaubtu	LFT (pakeičiantis metalą)	LFT-G^®PPS / PBT	240 laipsnių + nuolatinis naudojimas, atsparumas cheminėms medžiagoms
Jūrų denio techninė įranga	LFT (natūralus pasirinkimas)	LFT-G^®PP / HDPE	Atsparus sūraus vandens korozijai, nereikia jokios priežiūros
Didelė kėbulo plokštė (dangtis, stogas)	SMC (vis dar pirmauja)	-	A klasės paviršius, LFT naudojamas kaip vidinė armatūra
Itin plona elektroninė važiuoklė	Lietas Mg/Al	-	Mažesnė nei 1 mm siena, reikalingas EMI ekranavimas

LFT-G^®medžiagos jau panaudotospriekiniai moduliai, baterijų korpusai, dronai, irrobotika- su PP ir PA kaip darbo arklio serija. Aukštos temperatūros aplinkoje PPS ir PBT įsijungia. TPU ir HDPE užpildo spragą dėl tvirtumo ir šalto poveikio. Tais atvejais, kai paviršiaus apdaila arba itin plonasienių reikalavimai vis dar teikia pirmenybę SMC arba metalui, LFT dažnai tarnauja kaip vidinė armatūra. Didėjant reikšmingiems duomenims apie šliaužimą, nuovargį ir antipireną, LFT-G^®konstrukcinių komponentų pėdsakas kasmet didėja.

Application samples of LFT materials — *5 pav. LFT medžiagų panaudojimo pavyzdžiai*

Įtraukite palyginimą į savo projektą

Nė viena medžiaga nelaimi kiekvienoje kategorijoje. LFT puikiai tinka vidutinio tūrio struktūrinėms programoms, kur svorio mažinimas, perdirbamumas ir funkcinė integracija yra prioritetas.

Xiamen LFT, mūsų LFT-G^®portfelis apima PP, PA ir aukštos temperatūros PPS klases. Pateikiame išsamius šliaužimo duomenis, skaidulų orientavimo gaires ir taikomųjų programų inžinerinį palaikymą, kad padėtume anksti priimti tinkamą sprendimą dėl medžiagos, kai pakeitimo kaina vis dar maža.

cuatomer show.jpg